Атомно-силовая микроскопия впервые применена учеными для изучения картины метилирования — модификации молекул ДНК, управляющей развитием организма и связанной с возникновением рака. Этот подход может найти применение в медицине при создании новых диагностических методов, пишет журнал Nature Nanotechnology.

Метилирование — процесс присоединения к молекулам ДНК метильных групп CH3 — определяет, какие гены в разных клетках должны работать, а какие — быть "выключенными". Именно оно управляет возникновением новых органов в ходе развития эмбриона. Каждая ткань организма имеет свой уникальный "портрет" распределения метильных групп в ДНК.

Этот процесс связан также с развитием злокачественных опухолей, в которых "молчащие" гены вдруг начинают работать. Поэтому с точки зрения диагностики и прогноза развития заболевания важно знать, какие участки ДНК в раковых клетках разных типов несут на себе метильные "метки".

Команда ученых из Австрии и Великобритании приспособила атомно-силовой микроскоп — один из основных инструментов нанотехнологов — для измерения расстояния между 5-метилцитозинами (модифицированными "буквами" генетического алфавита). Для этого биофизики усовершенствовали кантилевер — главный элемент атомно-силового микроскопа, своего рода миниатюрный щуп, с помощью которого прибор "изучает" различные объекты. Исследователи присоединили к кантилеверу молекулу антитела, которое распознавало метильные группы в составе ДНК и связывалось с ними.

Далее ученые измеряли силу взаимодействия между короткими цепочками ДНК и кантилевером в зависимости от расстояния между метильными группами. На основе полученных данных биофизики делали выводы о специфической картине распределения этих "меток" в ДНК.

Такой подход, по мнению ученых, может быть применен в целях медицинской диагностики для анализа множества фрагментов ДНК, например в биочипах. Кроме того, эта методика может быть адаптирована для изучения химических модификаций в других биомолекулах, прежде всего белках.